Een nieuwe manier om therapeutische eiwitten in het lichaam af te leveren, maakt gebruik van een akoestisch gevoelige drager om de eiwitten in te kapselen en ultrageluid om het pakket af te beelden en naar de exacte gewenste locatie te leiden, volgens onderzoekers van Penn State. Echografie breekt dan de capsule, waardoor het eiwit de cel kan binnendringen.

"Als je het deeltje blootstelt aan ultrageluid, opent het een gat in het celmembraan dat een paar microseconden aanhoudt, " zei Scott Medina, universitair docent biomedische technologie, Penn State. "We kunnen deze tijdelijke opening gebruiken om antilichamen af ​​te geven, dat zijn aantrekkelijke therapeutische moleculen in de precisiegeneeskunde die anders niet in cellen kunnen komen."

Deze antilichamen zijn opkomende therapieën voor kankers, infectieziekten en reumatoïde artritis, hij zei.

Maar het eiwit in de nanodeeltjesdrager krijgen was niet eenvoudig, daarom hebben andere onderzoekers hun toevlucht moeten nemen tot ingewikkelde en vaak slecht presterende methoden, zoals het bevestigen van de lading aan de buitenkant van nanodeeltjes, resulterend in inefficiënte eiwitafgifte en off-target levering.

De uitdaging met de nieuwe methode was dat het eiwit geen interactie wilde aangaan met het binnenste van het deeltje, die is gemaakt van een fluorhoudende vloeistof, vergelijkbaar met vloeibare teflon. Medina's promovendus, Janna Sloand, kwam met een creatief werk omheen - een fluorhoudend masker. Deze chemische maskers hebben een tegenwicht van polariteit en fluorgehalte waardoor het eiwit kan interageren met het fluorhoudende vloeibare medium terwijl de gevouwen toestand en biologische activiteit van het eiwit behouden blijft.

"We hadden veel uitdagingen bij het ontwikkelen van deze nieuwe methode, " zei Sloand, eerste auteur van het onlangs gepubliceerde artikel in ACS Nano . "Het moeilijkste was uitzoeken wat voor chemicaliën het eiwit konden maskeren. Dat was absoluut mijn eureka-moment toen ik zag dat het werkte."

Bij toekomstig werk, het team zal het gebruik van hun ultrasoon programmeerbaar materiaal onderzoeken als een platform voor beeldgestuurde levering van therapeutische eiwitten en hulpmiddelen voor het bewerken van genen.

In verwante therapeutische toepassingen, ze gebruiken deze technologie om antilichamen af ​​te geven die abnormale signaalroutes in tumorcellen kunnen veranderen om hun kwaadaardige eigenschappen effectief 'uit te schakelen'. In ander werk leveren ze hulpmiddelen voor het bewerken van genen, zoals CRISPR-constructies, om ultrageluidgestuurde genoomengineering van cellen in complexe 3D-weefselmicro-omgevingen mogelijk te maken.

belangrijk, deze toedieningstoepassingen kunnen allemaal worden uitgevoerd met behulp van ultrasone technieken die al in ziekenhuizen worden gebruikt, waarmee ze hopen dat deze technologie snel kan worden vertaald naar precisiezorg.